環保 樂趣 人馬一體好科技MAZDA SKYACTIV TECHNOLOGY



全面性的造車概念

近年來,汽車科技突飛猛進,卻無法讓人感到喜悅,時常聽到:「追求環保而犧牲了性能」、「為了符合安全標準,車子變重,操控反而變差了…」,以上看法是不爭事實。在理性方面,汽車科技受到安全與環保的層層牽制,我們心知肚明汽車要降低油耗、減少汙染、越來越安全;從感性層面來看,駕駛樂趣才是讓人開心的關鍵。只不過,一旦滿足了理性,卻要與感性漸行漸遠,真的很為難。

要如何兼顧理性與感性?答案其實很簡單,就是科技,只不過,這並非導入一、兩項新科技即可搞定,而是運用全面性的策略、傾力追求每項環節,才可以妥善掌控理性與感性。在最新量產的汽車科技中,MAZDA SKYACTIV就是很好的例子,因為MAZDA將所有造車元素進行全面化革命,進一步來看,MAZDA SKYACTIV技術衍生的範圍包括引擎、變速箱、車體、懸吊,以一次到位的方式,滿足所有需求。


▲MAZDA CX-5正是運用SKYACTIV 技術打造的新世代休旅車,無論是環保、動力、效率…皆能滿足全世界多種群的需求,並且呈現最優渥的樂趣。



難以想像的高壓縮比 SKYACTIV-G引擎

引擎是汽車的心臟,是取決良窳的關鍵,不管你是不是專家,都可以分辨出引擎的好壞,這很簡單,只要是加速順暢、省油、好開,就是一顆好引擎。要如何造出符合新世代需求的汽車引擎?

我們在MAZDA CX-5身上見到這般成就,在沒有任何增壓裝置之下,這具排氣量2.0升的四汽缸汽油引擎可以繳出154hp最大馬力,平均油耗更是高達12.8km/L。至於搭載於Mazda2(Demio)的SKYACTIV-G 1.3引擎更省油,平均油耗更來到30km/L的程度,難怪日本RJC協會要把2012年度最佳車輛科技大獎頒給這顆引擎。

SKYACTIV-G有幾個重點,首先是創造14:1的超高壓縮比(SKYACTIV-G引擎視不同市場不同規範及燃油品質有14:1~13:1不同的壓縮比設定,台灣地區為13:1)。按照理論,在排氣量不變的前提下,提高壓縮比可以提升動力,但是壓縮比不可以無限提升,因為壓縮比過高將帶來高溫與爆震,造成引擎損壞。以目前的科技水準,11~12.5:1已是汽油引擎的壓縮比極限,但是SKYACTIV-G卻可以做到14:1(SKYACTIV-G引擎視不同市場不同規範及燃油品質有14:1~13:1不同的壓縮比設定,台灣地區為13:1),這是怎麼辦到的?首先,MAZDA工程師運用凸頂活塞提升壓縮比,接著在活塞頂端設計一個極為特殊的凹陷圓洞,讓燃油可以保留在火星塞附近,避免在點火過程中造成過度稀薄燃燒,順利完成動力行程。

除此之外,SKYACTIV-G更設置4-2-1排氣頭段,讓燃燒室中的排氣殘餘量從8%減少至4%,藉以解決高壓縮比造成高溫的問題。再搭配特殊設計的多孔噴油嘴,帶來最佳燃油霧化效果與精準供油等優點,造就一具效能穩定的高壓縮比引擎。

值得一提的是,MAZDA更打算在2013年推出一款搭載SKYACTIV-D柴油渦輪增壓引擎的LMP2廠車,重返Le Mans 24小時耐久賽,讓我們拭目以待吧!


▲這顆凸頂活塞可以將壓縮比提升至14:1(SKYACTIV-G引擎視不同市場不同規範及燃油品質有14:1~13:1不同的壓縮比設定,台灣地區為13:1),頂端的凹槽設計可以保留油氣的,讓點火過程中不至於形成過度稀薄燃燒,藉以抑制不當爆震。




▲搭載於Mazda2(Demio)的SKYACTIV-G 1.3引擎擁有驚人的30km/L平均油耗,因此獲得日本RJC協會2012年度最佳車輛科技大獎。



一路順暢到底 SKYACTIV-DRIVE變速箱

目前,量產汽車變速箱可分成Step AT傳統自排、CVT無段變速、Dual Clutch雙離合器等三大主流,這三種變速箱各自擁有其優缺點,適合於不同市場,SKYACTIV-DRIVE則進一步融合各種優點,從起步到高速都十分順暢,還可以降低4%~7%的油耗支出。(見表格1)

各款變速箱優缺點分析



其中的關鍵在於「降低扭力傳輸損失」,簡單來說,就是把來自引擎的動力完整傳輸至變速箱。在傳統自排變速箱中,負責傳輸扭力的機構為扭力轉換器,它的運作原理為液壓傳輸(而不是以離合器直接傳輸),雖然耐用、順暢,卻很容易喪失扭力。為了防止這些問題,SKYACTIV-DRIVE變速箱則設計了鎖定離合器,再加上大量的數據分析與實際測試,做到了優異的NVH低噪音以及低震動。還有,這組離合器的反應與鎖定控制也相當精準,成功避免變速箱內部機件溫度上升,進而強化可靠度,讓SKYACTIV-DRIVE成為暢行天下的最佳變速箱。


▲在加入鎖定離合器之後,讓SKYACTIV DRIVE變速箱具備傳統自排、無段變速、雙離合器三大變速箱的優點於一身,成為暢行全球市場的傳動系統。



有效降低體脂肪 SKYACTIV-BODY車體技術

US-NCAP、Euro-NCAP、IIHS、JNCAP…以上是全球各大汽車測試單位的簡稱,同時也是評斷車輛安全的重要依據。為了符合所有測試單位的安全標準,每款新車都需要強筋健骨的好車體,但是,提升剛性的車體卻會增加車重,不僅影響動態,更會增加油耗的表現。就像訓練專業造運動員,最好的車體就是提高剛性、降低重量的車體,增強肌力、減輕體脂肪,這就是SKYACTIV-BODY的研發目標。

從力學結構來看,想要在一個車架中同時兼顧輕量化和高剛性,結構設計是根本關鍵。為此,MAZDA決定以回歸基本的造車概念,為SKYACTIV-BODY採取「直線化」、「一體式」的架構,讓每段車架之間擁有良好協調性。先從下半部來看,SKYACTIV-BODY技術盡量移除了底盤結構的曲線,由前至後呈現一體式的筆直框架;彎曲的結構則搭配橫向構件,形成一個密閉的區域,如此高效率的結構設計可以大幅減輕車身重量,徹底滿足提高剛性、輕量化的需求。

至於車體上半部結構,SKYACTIV-BODY採用雙支柱的設計,把前後懸吊的固定點直接連接在底盤框架上,進一步提高了車身剛性。加上複合式負載結構的概念,將承受的碰撞衝擊力擴散至整個車身,避免衝擊力集中在某特定部位,讓車內乘員獲得安全的空間。


▲從下半部看,SKYACTIV-BODY由前至後呈現一體式的筆直框架,彎曲結構再搭配橫向構件,形成一個密閉的區域,即可滿足提高剛性、輕量化的需求。



宛如穿上一雙好鞋 SKYACTIV-CHASSIS懸吊

前文提到,駕駛樂趣是擁有汽車的靈魂,所以MAZDA提倡「人馬一體」的駕馭感受,追求讓人感動的操控樂趣。在SKYACTIV技術中,SKYACTIV-CHASSIS懸吊設計扮演關鍵性的角色,為了實現人馬一體的駕駛樂趣,首先是優化懸吊與轉向系統的功能,讓車輛呈現更佳的舒適性與安全性,如此一來,駕馭品質就可以提升至更高層次。

在SKYACTIV-CHASSIS技術中,為了提升避震器的效能,避震器與懸吊幾何被調整至最適當的位置,並且強化避震器上座橡膠的剛性,讓避震系統更強韌。另外,後懸吊連桿的位置也被往上挪移,可以輕易吸收來自路面的縱向衝擊力量,並且減少汽車後軸的上舉動作,煞車時,可以提升車身穩定性、減少剎車距離,好處多多。

轉向方面,電動輔助轉向系統是主要重點,透過調校,提升速度感應式的動力輔助設計,讓駕駛者可以不分低速、高速,都可以獲得最棒的轉向手感。除了全新開發的前後懸吊與電動輔助轉向系統,SKYACTIV-CHASSIS技術還加入輕量化14%的底盤懸吊重量,也就是所謂的減輕簧下重量,幫助懸吊系統擁有更輕快的往復效率,如同穿上一雙更輕盈的運動鞋,良好操控,隨之而來。


▲透過速度感應式電動輔助轉向系統,可以幫助讓駕駛者在各種速域獲得最好的轉向反應,優異的駕駛感受因此手到擒來。




▲除了減輕14%的簧下重量,後懸吊連桿的位置也被往上挪移,更容易吸收來自路面的縱向衝擊力量,幫助懸吊系統展現更輕快的效率。



追求本質 引領未來的造車概念

2007年03月,MAZDA宣佈了「Sustainable Zoom Zoom」永續研發願景,到了2015年,MAZDA汽車的平均油耗將提升30%(與2008年相比),這就是MAZDA發展SKYACTIV科技的願景。

今天說的,其實只是MAZDA SKYACTIV TECHNOLOGY的簡述與概論,重要的是,MAZDA認為汽車科技必需加入時間的概念,以最適切、循序漸進的方式推出各種科技。就以動力系統來看,MAZDA將油電混合、純電力、氫動力列入未來SKYACTIV的動力規劃之中,至於眼前則是將內燃機發揮至極,試想,如果內燃機的油耗表現可以做到一公升跑20~30k的水準,同時還維持內燃機容易保養與維修的優勢,以更入世的角度改變世界,這樣的汽車才有實質意義,不是嗎?

MAZDA SKYACTIV TECHNOLOGY是一項整體性、時代性的技術概念,至於追求環保、效率、樂趣的心意更不會改變。可以在追求科技中擁抱最真誠的汽車本質,這樣的汽車,才是引領未來的好車。
2012-09-11
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